Modelling the development of the Finnish heating sector

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2018-09-24
Department
Major/Subject
Energy Technology
Mcode
ENG21
Degree programme
Master's Programme in Energy Technology (EEN)
Language
en
Pages
79+2
Series
Abstract
The global energy consumption is estimated to grow twofold and the global carbon dioxide (CO2) emissions to almost double by 2035. Meanwhile, the heating sector accounts for more than 50 percent of global final energy consumption and for over 30 % of all energy-related CO2 emissions. In Finland, the heating sector accounts for 25 % of total energy consumption and until 2013 has been increasing in total final energy consumption. In this study, a macro-level model of the Finnish heating sector was developed and the future development of the sector in terms of heating energy consumption, heating source distribution and CO2 emissions was modelled in various scenarios. The model was built using a bottom-up methodology using archetype buildings and aggregate national data. The energy production sector development was estimated using a simplified linear development model of energy source and fuel consumption. The results show that the net effective heating energy consumption is going to decrease by 8-20 % in 2016-2035, as the stricter building regulations decrease the average unit heating energy consumption figure of the building stock. An increasing share of the building stock is expected to be either built according to high energy efficiency requirements or to be renovated to a corresponding performance level. The development is expected fastest in commercial and service buildings and slowest in industrial buildings. In terms of heating source distribution, district heating is a clear market leader. Its market share is expected to increase up to 43-45 % by 2035. The second largest heating energy source is electricity. Its significance is growing as it is both used directly for heating and for a great extent in heat pumps, for which the increase in absolute value is the fastest. The final heating-related CO2 emissions are expected to decrease by 57-77 % in 2016-2035. The decrease is much faster than in energy consumption due to the shift to low-emission heating sources and the development in energy production emissions. In general, the results show that heating energy consumption is decreasing at a relatively steady rate regardless of the development scenario, whereas the final emissions can be affected much by developing the energy production sector. Hence, the main emission reduction potential in the future is estimated to be in energy production.

Globaalin energiankulutuksen on arvioitu kaksinkertaistuvan ja globaalien hiilidioksidipäästöjen (CO2) lähes kaksinkertaistuvan vuoteen 2035 mennessä. 50 % maailman energiankulutuksesta ja yli 30 % kaikista energiantuotantoon liittyvistä CO2-päästöistä johtuu lämmityssektorista. Suomessa puolestaan lämmitykseen kuluu 25 % kaikesta energiasta ja sen kokonaismäärä on ollut kasvussa vuoteen 2013 asti. Tässä työssä kehitettiin makrotason malli Suomen lämmityssektorin tulevaisuuden kehityksen mallintamiseksi. Mallilla arvioitiin lämmönkulutuksen, lämmitystapojen ja CO2-päästöjen kehitystä eri skenaarioissa. Malli rakennettiin niin kutsuttua ”bot-tom-up” metodia käyttäen. Mallissa rakennuskanta mallinnettiin tyyppitaloista hyödyntäen koko maan kattavia tilastoja. Tuloksissa hyötylämmönkulutuksen arvioitiin laskevan 8-20 % vuosien 2016-2035 aikana tiukentuneiden rakennusmääräysten aiheuttaman keskimääräisen kulutuksen laskun myötä. Enenevä osuus rakennuskannasta odotetaan olevan rakennettu modernien, tiukempien määräysten mukaan tai remontoidun vastaavalle energiatehokkuuden tasolle. Kehityksen odotetaan olevan nopeinta palvelurakennuksissa ja hitainta teollisuuden rakennuksissa. Lämmitystavoista kaukolämpö osoittautui selvästi suosituimmaksi. Sen markkinaosuuden arvioidaan kasvavan 43-45 prosenttiin vuoteen 2035 mennessä. Toiseksi eniten lämmitysenergiaa kulutettiin sähkönä. Sähkön merkitys tulevaisuudessa lämmityksessä on kasvamassa, sillä sen lisäksi että sitä käytetään suoraan lämmitykseen, sitä käytetään yhä lisääntyvässä määrässä lämpöpumppuja. Absoluuttisesti mitattuna lämpöpumppuenergian odotetaan kasvavan eniten kaikista lämmitystavoista. Lämmityksen CO2-päästöjen ennustetaan laskevan 57-77 prosentilla vuosina 2016-2035. Päästöjen lasku on huomattavasti nopeampaa kuin energiankulutuksen, sillä suuripäästöisiä lämmitystapoja vaihdetaan jatkuvasti vähäpäästöisiin ja samalla energiantuotannon päästöt laskevat. Yleisesti ottaen tulokset näyttävät, että Suomen lämmitysenergian kulutus laskee melko vakaasti kehitysskenaariosta riippumatta. Toisaalta taas päästöihin voidaan vaikuttaa tuntuvasti alentamalla energiasektorin keskimääräisiä päästöjä. Tästä syystä tulevaisuuden suurin päästöjenalennuspotentiaali nähdään nimenomaan energiantuotannon kehityksessä.
Description
Supervisor
Syri, Sanna
Thesis advisor
Korpiharju, Pekka
Keywords
heating sector modelling, building stock development, CO2 emissions, Finland
Other note
Citation